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선택적으로 클럭 신호를 입력하는 저 전력 전류구동 디지털-아날로그 변환기
A Low Power Current-Steering DAC Selecting Clock Enable Signal 원문보기

電子工學會論文誌. Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea. SD, 반도체, v.48 no.10 = no.412, 2011년, pp.39 - 45  

양병도 (충북대학교 전자정보대학) ,  민제중 (충북대학교 전자정보대학)

초록
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본 논문에서는 선택적으로 클럭 신호를 입력하는 저 전력 전류구동 10비트 D/A 변환기 회로를 제안하였다. 제안된 DAC에서는 데이터가 변하지 않는 전류원 셀에 클럭 신호를 제한하여 클럭 전력 소모를 줄였다. 제안된 DAC는 1.2V 0.13${\mu}m$ CMOS 공정을 사용하여 제작되었으며, DAC 칩 면적은 0.21$mm^2$였다. 200MHz 샘플링 주파수와 1MHz 입력 신호 주파수에서, 제안된 DAC의 전력 소모량은 4.46mW였다. 클럭 신호에서 소모되는 전력은 입력 주파수가 1.25MHz와 10MHz일 때 각각 30.9%와 36.2%로 감소되었다. 측정된 SFDR은 입력주파수가 1MHz와 50MHz일 때 각각 72.8dB와 56.1dB였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper proposes a low power current-steering 10-bit DAC selecting clock enable signal. The proposed DAC reduces the clock power by cutting the clock signal to the current-source cells in wihich the data will not be changed. The proposed DAC was implemented using a 0.13${\mu}m$ CMOS pr...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 데이터가 변하지 않은 전류원 셀에 연결된 클럭 신호에서 많은 전력이 낭비되고 있는 것이다. 본 논문에서는, 데이터가 변경되는 전류원 셀들에 선택적으로 클럭을 입력하는 저 전력 전류구동 DAC를 제안하였다. 이 기법을 이용하여 낭비되고 있는 클럭 전력 소모를 크게 줄였다.
  • 따라서 데이터가 변하지 않은 전류원 셀에 연결된 클럭 신호에서 많은 전력이 낭비되고 있는 것이다. 본 논문에서는, 데이터가 변경되는 전류원 셀들에 선택적으로 클럭을 입력하는 저 전력 전류구동 DAC를 제안하였다. 이 기법을 이용하여 낭비되고 있는 클럭 전력 소모를 크게 줄였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
10비트 전류구동 DAC 블록 다이어그램이 가지고 있는 문제점은 무엇인가? 그림 1은 이진 가중치(binary weighted) 전류원 셀과 세그먼트 구조(segmented structure)를 기본으로한 10비트 전류구동 DAC 블록 다이어그램이다. 이 DAC 구조에서는 높은 성능을 위하여, 많은 수의 전류원 셀과 높은 샘플링 주파수가 요구된다. 그러나 전류원 셀과 샘플링 주파수의 증가는 클럭 버퍼 회로의 전력소모를 증가시키는 원인이 된다.
전류구동 DAC의 클럭 신호 라인에서 큰 전력이 소모되는 이유는 무엇인가? 전류원 셀의 데이터는매 클럭마다 신호가 인가되어 셀의 데이터를 업데이트 한다. 많은 수의 전류원 셀들에 의한 증가한 기생 커패 시턴스 때문에, 클럭 신호 라인들에서는 큰 전력이 소모된다.
전류구동 DAC의 장점은 무엇인가? 전류구동 DAC는 넓은 대역폭과 큰 SFDR를 보장함과 동시에 빠른 속도를 가지고 있어서 널리 사용되고 있다. 그림 1은 이진 가중치(binary weighted) 전류원 셀과 세그먼트 구조(segmented structure)를 기본으로한 10비트 전류구동 DAC 블록 다이어그램이다.
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참고문헌 (11)

  1. J.Bastos et al., "A 12-Bit Intrinsic Accuracy High-Speed CMOS DAC," IEEE J.Solid-State Circuits, vol. 33, no.12, pp. 1959-1969, Dec. 1998. 

  2. C-H. Lin and K. Bult, "A 10-b, S-MSample/s CMOS DAC in 0.6 mm2," IEEE J.Solid-state Circuits, vol. 33, no.12, pp. 1948-1958, Dec.1998. 

  3. A. Van den Bosch et al., "A 10-bit 1-GSample/s Nyquist Current-Steering CMOS D/A Converter," IEEE J.Solid-State Circuits, vol. 36, no.3, pp.315-324, Mar 2001. 

  4. Y. Cong et al., "A 1.5-V 14-Bit 100-MSample/s Self Calibrated DAC," IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 38, no. 12, pp. 2051-2060, Dec. 2003. 

  5. K. O'Sullivan et al., "A 12-bit 320-MSample/s Current-Steering CMOS D/A Converter in 0.44 mm2," IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 39, no. 7, pp. 1064-2060, July 2004. 

  6. J. A. Starzyk et al., "A Cost-Effective Approach to the Design and Layout of a 14-b Current-Steering DAC Macrocell," IEEE Trans. Circuits Sys. I, Reg. Papers, vol. 51, no. 1, pp. 196-300, Jan. 2004. 

  7. J. Deveugele et al., "A 10-bit 250-MS/s Binary-Weighted Current- Steering DAC," IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 41, no. 2, pp. 320-329, Feb. 2006. 

  8. D. A. Mercer, "Low-Power Approaches to High-Speed Current-Steering Digital-to-Analog Converters in $0.18-{\mu}m$ CMOS," IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 42, no. 8, pp. 1688-1698, Aug. 2007. 

  9. C.-H. Lin et al., "A 12 bit 2.9 GS/s DAC With IM3 < -60 dBc Beyond 1 GHz in 65 nm CMOS," IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 44, no. 12, pp. 3285-3293, Dec. 2009. 

  10. D.-H. Lee et al., "Low-Cost 14-Bit Current-Steering DAC With a Randomized Thermometer-Coding Method," IEEE Trans. Circuits Sys. II, Exp. Brief, vol. 56, no. 2, pp. 137-141, Feb. 2009. 

  11. M.-H. Shen et al., "Random Swapping Dynamic Element Matching Technique for Glitch Energy Minimization in Current-Steering DAC," IEEE Trans. Circuits Sys. II, Exp. Brief, vol. 57, no. 5, pp. 369-373, May 2010. 

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